Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümü sınırlı CSS desteğine sahiptir. En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz. Bu arada, sürekli desteği sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan sunacağız.
Sıvı numunelerin iz analizi, yaşam bilimleri ve çevresel izlemede geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. Bu çalışmada, absorpsiyonun ultra hassas bir şekilde belirlenmesi için metal dalga kılavuzu kılcallarına (MCC'ler) dayanan kompakt ve ucuz bir fotometre geliştirdik. Optik yol büyük ölçüde artırılabilir ve MWC'nin fiziksel uzunluğundan çok daha uzun olabilir, çünkü oluklu pürüzsüz metal yan duvarlar tarafından saçılan ışık, geliş açısından bağımsız olarak kılcal içinde tutulabilir. Yeni doğrusal olmayan optik amplifikasyon ve hızlı örnek değiştirme ve glikoz tespiti sayesinde yaygın kromojenik reaktifler kullanılarak 5,12 nM kadar düşük konsantrasyonlar elde edilebilir.
Fotometri, mevcut kromojenik reaktiflerin ve yarı iletken optoelektronik cihazların bolluğu nedeniyle sıvı numunelerin iz analizinde yaygın olarak kullanılır1,2,3,4,5. Geleneksel küvet tabanlı absorbans tayini ile karşılaştırıldığında, sıvı dalga kılavuzu (LWC) kılcalları, prob ışığını kılcalın içinde tutarak yansıtır (TIR)1,2,3,4,5. Ancak, daha fazla iyileştirme yapılmadan, optik yol yalnızca LWC'nin fiziksel uzunluğuna yakındır3.6 ve LWC uzunluğunun 1,0 m'nin üzerine çıkarılması güçlü ışık zayıflaması ve yüksek kabarcık riski vb. yaşayacaktır3, 7. Optik yol iyileştirmeleri için önerilen çoklu yansıma hücresi ile ilgili olarak, algılama sınırı yalnızca 2,5-8,9 faktörüyle iyileştirilmiştir.
Şu anda iki ana LWC türü bulunmaktadır: Teflon AF kılcalları (sadece ~1,3'lük bir kırılma indisine sahiptir, bu da suyunkinden daha düşüktür) ve Teflon AF veya metal filmlerle kaplanmış silika kılcalları1,3,4. Dielektrik malzemeler arasındaki arayüzde TIR elde etmek için düşük kırılma indisine ve yüksek ışık geliş açılarına sahip malzemeler gereklidir3,6,10. Teflon AF kılcalları açısından, Teflon AF gözenekli yapısı nedeniyle nefes alabilir3,11 ve su numunelerindeki az miktarda maddeyi emebilir. Dışı Teflon AF veya metalle kaplanmış kuvars kılcalları için, kuvarsın kırılma indisi (1,45) çoğu sıvı numuneden (örneğin su için 1,33) daha yüksektir3,6,12,13. İçi metal filmle kaplı kılcallarda, taşıma özellikleri incelenmiştir14,15,16,17,18, ancak kaplama işlemi karmaşıktır, metal filmin yüzeyi pürüzlü ve gözenekli bir yapıya sahiptir4,19.
Ek olarak, ticari LWC'lerin (AF Teflon Kaplamalı Kapilerler ve AF Teflon Kaplamalı Silika Kapilerler, World Precision Instruments, Inc.) bazı başka dezavantajları da vardır, örneğin: arızalar için. TIR3,10, (2) T-konnektörünün (kılcalları, lifleri ve giriş/çıkış borularını bağlamak için) büyük ölü hacmi hava kabarcıklarını hapsedebilir10.
Aynı zamanda, glukoz düzeylerinin tayini diyabet, karaciğer sirozu ve ruhsal hastalıkların tanısı için büyük önem taşımaktadır20. ve fotometri (spektrofotometri 21, 22, 23, 24, 25 ve kağıt üzerinde kolorimetri 26, 27, 28 dahil), galvanometri 29, 30, 31, florometri 32, 33, 34, 35, optik polarimetri 36, yüzey plazmon rezonansı 37, Fabry-Perot boşluğu 38, elektrokimya 39 ve kapiler elektroforez 40,41 vb. gibi birçok tespit yöntemi kullanılmaktadır. Ancak, bu yöntemlerin çoğu pahalı ekipman gerektirir ve birkaç nanomolar konsantrasyonda glikoz tespiti bir zorluk olmaya devam etmektedir (örneğin, fotometrik ölçümler için21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, en düşük glikoz konsantrasyonu). Prusya mavisi nanopartiküller peroksidaz taklitçileri olarak kullanıldığında sınırlama yalnızca 30 nM idi). Nanomolar glikoz analizleri genellikle insan prostat kanseri büyümesinin inhibisyonu42 ve okyanustaki Prochlorococcus'un CO2 fiksasyon davranışı gibi moleküler düzeydeki hücresel çalışmalar için gereklidir.
Bu makalede, ultra hassas emilim tayini için elektro-cilalı iç yüzeye sahip SUS316L paslanmaz çelik bir kapiler olan metal dalga kılavuzu kapiler (MWC) bazlı kompakt ve ucuz bir fotometre geliştirilmiştir. Işık, geliş açısından bağımsız olarak metal kapilerlerin içinde hapsolabildiğinden, optik yol, oluklu ve pürüzsüz metal yüzeylerde ışık saçılmasıyla büyük ölçüde artırılabilir ve MWC'nin fiziksel uzunluğundan çok daha uzundur. Ek olarak, ölü hacmi en aza indirmek ve kabarcık hapsolmasını önlemek için optik bağlantı ve sıvı giriş/çıkışı için basit bir T konektörü tasarlanmıştır. 7 cm MWC fotometresi için, doğrusal olmayan optik yolun yeni geliştirilmesi ve hızlı örnek değiştirme sayesinde tespit limiti, 1 cm küvetli ticari spektrofotometreye kıyasla yaklaşık 3000 kat iyileştirilmiştir ve glikoz tespit konsantrasyonu da yaygın kromojenik reaktifler kullanılarak yalnızca 5,12 nM'ye ulaşılabilir.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, MWC tabanlı fotometre, EP sınıfı elektro-cilalı iç yüzeye sahip 7 cm uzunluğunda bir MWC, lensli 505 nm LED, ayarlanabilir kazançlı bir fotodedektör ve optik bağlantı ve sıvı girişi için iki adetten oluşur. Çıkış. Pike giriş tüpüne bağlı üç yollu bir valf, gelen numuneyi değiştirmek için kullanılır. Peek tüpü kuvars plakaya ve MWC'ye sıkıca oturur, böylece T-konnektördeki ölü hacim minimumda tutulur ve hava kabarcıklarının hapsolması etkili bir şekilde önlenir. Ek olarak, kolime edilmiş ışın, T-parçalı kuvars plaka aracılığıyla MWC'ye kolayca ve etkili bir şekilde sokulabilir.
Işın ve sıvı numune, bir T parçası aracılığıyla MCC'ye sokulur ve MCC'den geçen ışın bir fotodedektör tarafından alınır. Boyalı veya boş numunelerin gelen çözeltileri, üç yollu bir vana aracılığıyla dönüşümlü olarak ICC'ye sokuldu. Beer yasasına göre, renkli bir numunenin optik yoğunluğu, denklemden hesaplanabilir. 1.10
Burada Vcolor ve Vblank, sırasıyla renk ve boş örnekler MCC'ye sokulduğunda fotodetektörün çıkış sinyalleridir ve Vdark, LED kapatıldığında fotodetektörün arka plan sinyalidir. Çıkış sinyalindeki değişim ΔV = Vcolor–Vblank, örnekleri değiştirerek ölçülebilir. Denkleme göre. Şekil 1'de gösterildiği gibi, ΔV, Vblank–Vdark'tan çok daha küçükse, bir örnekleme anahtarlama şeması kullanıldığında, Vblank'taki küçük değişiklikler (örneğin kayma) AMWC değeri üzerinde çok az etkiye sahip olabilir.
MWC tabanlı fotometrenin performansını küvet tabanlı spektrofotometre ile karşılaştırmak için, mükemmel renk kararlılığı ve iyi konsantrasyon-absorbans doğrusallığı nedeniyle renk örneği olarak kırmızı mürekkep çözeltisi, boş örnek olarak DI H2O kullanıldı. Tablo 1'de gösterildiği gibi, çözücü olarak DI H2O kullanılarak seri seyreltme yöntemi ile bir dizi kırmızı mürekkep çözeltisi hazırlandı. Seyreltilmemiş orijinal kırmızı boya olan örnek 1'in (S1) bağıl konsantrasyonu 1,0 olarak belirlendi. Şekil 2'de, bağıl konsantrasyonları (Tablo 1'de listelenmiştir) 8,0 × 10–3 (sol) ile 8,2 × 10–10 (sağ) arasında değişen 11 kırmızı mürekkep örneğinin (S4 ila S14) optik fotoğrafları gösterilmektedir.
Örnek 6 için ölçüm sonuçları Şekil 3(a)'da gösterilmiştir. Boyalı ve boş örnekler arasındaki geçiş noktaları şekilde çift oklarla “↔” işaretlenmiştir. Renkli örneklerden boş örneklere ve tam tersi şekilde geçiş yapıldığında çıkış voltajının hızla arttığı görülebilir. Vcolor, Vblank ve karşılık gelen ΔV şekilde gösterildiği gibi elde edilebilir.
(a) MWC tabanlı bir fotometre kullanılarak numune 6, (b) numune 9, (c) numune 13 ve (d) numune 14 için ölçüm sonuçları.
Örnekler 9, 13 ve 14 için ölçüm sonuçları sırasıyla Şekil 3(b)-(d)'de gösterilmiştir. Şekil 3(d)'de gösterildiği gibi, ölçülen ΔV sadece 5 nV'dir ve bu gürültü değerinin (2 nV) neredeyse 3 katıdır. Küçük bir ΔV'yi gürültüden ayırt etmek zordur. Bu nedenle, tespit sınırı 8,2×10-10 (örnek 14) göreli konsantrasyonuna ulaşmıştır. Denklemlerin yardımıyla. 1. AMWC absorbansı ölçülen Vcolor, Vblank ve Vdark değerlerinden hesaplanabilir. Kazancı 104 olan bir fotodedektör için Vdark -0,68 μV'dir. Tüm örnekler için ölçüm sonuçları Tablo 1'de özetlenmiştir ve ek materyalde bulunabilir. Tablo 1'de gösterildiği gibi, yüksek konsantrasyonlarda bulunan absorbans doyurulur, bu nedenle 3,7'nin üzerindeki absorbans MWC tabanlı spektrometrelerle ölçülemez.
Karşılaştırma amacıyla, kırmızı mürekkep örneği de bir spektrofotometre ile ölçüldü ve ölçülen Acuvette absorbansı Şekil 4'te gösterilmiştir. 505 nm'deki Acuvette değerleri (Tablo 1'de gösterildiği gibi), Şekil 4'e göre bir temel değer olarak 10, 11 veya 12 numaralı örneklerin eğrilerine (ekte gösterildiği gibi) başvurularak elde edilmiştir. Gösterildiği gibi, tespit limiti 2,56 x 10-6 (örnek 9) bağıl konsantrasyonuna ulaşmıştır çünkü 10, 11 ve 12 numaralı örneklerin emilim eğrileri birbirinden ayırt edilemezdi. Bu nedenle, MWC tabanlı fotometre kullanıldığında, tespit limiti küvet tabanlı spektrofotometreye kıyasla 3125 faktörle iyileştirilmiştir.
Bağımlı emilim-konsantrasyon Şekil 5'te sunulmuştur. Küvet ölçümleri için, absorbans 1 cm'lik bir yol uzunluğunda mürekkep konsantrasyonuyla orantılıdır. Oysa, MWC tabanlı ölçümler için, düşük konsantrasyonlarda absorbansın doğrusal olmayan bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Beer yasasına göre, absorbans optik yol uzunluğuyla orantılıdır, bu nedenle emilim kazancı AEF (aynı mürekkep konsantrasyonunda AEF = AMWC/Acuvette olarak tanımlanır) MWC'nin küvetin optik yol uzunluğuna oranıdır. Şekil 5'te gösterildiği gibi, yüksek konsantrasyonlarda, sabit AEF yaklaşık 7,0'dır, bu da MWC'nin uzunluğunun 1 cm'lik bir küvetin uzunluğunun tam olarak 7 katı olması nedeniyle makuldür. Ancak düşük konsantrasyonlarda (ilgili konsantrasyon <1,28 × 10-5), AEF azalan konsantrasyonla birlikte artar ve küvet tabanlı ölçümün eğrisi ekstrapole edilerek 8,2 × 10-10 ilgili konsantrasyonda 803 değerine ulaşır. Ancak düşük konsantrasyonlarda (ilgili konsantrasyon <1,28 × 10-5), AEF azalan konsantrasyonla birlikte artar ve küvet tabanlı ölçümün eğrisi ekstrapole edilerek 8,2 × 10-10 ilgili konsantrasyonda 803 değerine ulaşır. Однако при низких концентрациях (относительная концентрация <1,28 × 10–5) AEF увеличивается с уменьшением 8,2 × 10–10 концентрации ve может достигать значения 803 için относительной концентрации 8,2 × 10–10 концентрации кривой измерения на основе кюветы. Ancak düşük konsantrasyonlarda (bağıl konsantrasyon <1,28 × 10–5), AEF azalan konsantrasyonla birlikte artar ve küvet tabanlı bir ölçüm eğrisinden ekstrapole edildiğinde 8,2 × 10–10'luk bir bağıl konsantrasyonda 803 değerine ulaşabilir.然而，在低浓度（相关浓度<1,28 × 10-5 ）下,AEF随着浓度的降低而增加，并且通过外推基于比色皿的测量曲线，在相关浓度为8,2 × 10-10 803 numara.然而 ， 在 低 浓度 （相关 浓度 <1.28 × 10-5） ， ， AEF 随着 的 降低 而 ， 并且 通过 外推基于 比色皿 测量 曲线 ， 在 浓度 为 8.2 × 10-10 时 达到 达到 达到 达到 达到803 值。 Однако при низких концентрациях (релевантные концентрации < 1,28 × 10-5) АЭП увеличивается с уменьшением концентрации, и при экстраполяции кривой измерения на основе кюветы она достигает значения относительной концентрации 8,2 × 10–10 803 . Ancak düşük konsantrasyonlarda (ilgili konsantrasyonlar < 1,28 × 10-5), AED azalan konsantrasyonla birlikte artar ve küvet tabanlı bir ölçüm eğrisinden ekstrapole edildiğinde, 8,2 × 10–10 803'lük bir bağıl konsantrasyon değerine ulaşır.Bu, MWC'nin fiziksel uzunluğundan çok daha uzun ve hatta piyasada bulunan en uzun LWC'den (World Precision Instruments, Inc.'den 500 cm) bile daha uzun olan 803 cm'lik (AEF × 1 cm) karşılık gelen bir optik yol ile sonuçlanır. Doko Engineering LLC'nin uzunluğu 200 cm'dir. LWC'deki emilimdeki bu doğrusal olmayan artış daha önce bildirilmemiştir.
Şekil 6(a)-(c)'de sırasıyla MWC kesitinin iç yüzeyinin optik görüntüsü, mikroskop görüntüsü ve optik profilleyici görüntüsü gösterilmektedir. Şekil 6(a)'da gösterildiği gibi, iç yüzey pürüzsüz ve parlaktır, görünür ışığı yansıtabilir ve oldukça yansıtıcıdır. Şekil 6(b)'de gösterildiği gibi, metalin şekil değiştirilebilirliği ve kristal yapısı nedeniyle, pürüzsüz yüzeyde küçük mesalar ve düzensizlikler belirir. Küçük alan (<5 μm×5 μm) göz önüne alındığında, çoğu yüzeyin pürüzlülüğü 1,2 nm'den azdır (Şekil 6(c)). Küçük bir alan (<5 μm×5 μm) göz önüne alındığında, çoğu yüzeyin pürüzlülüğü 1,2 nm'den azdır (Şekil 6(c)). Ввиду малой площади (<5 мкм×5 мкм) шероховатость большей части поверхности составляет менее 1,2 нм (рис. 6(в)). Küçük alan (<5 µm×5 µm) nedeniyle, yüzeyin büyük kısmının pürüzlülüğü 1,2 nm'den azdır (Şekil 6(c)).考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c））。考虑到小面积（<5 μm×5 μm），大多数表面的粗糙度小于1.2 nm（图6（c））。 Учитывая небольшую площадь (<5 мкм × 5 мкм), шероховатость большинства поверхностей составляет 1,2 нм (рис. 6(в)). Küçük alan (<5 µm × 5 µm) dikkate alındığında, çoğu yüzeyin pürüzlülüğü 1,2 nm'den azdır (Şekil 6(c)).
(a) Optik görüntü, (b) mikroskop görüntüsü ve (c) MWC kesiminin iç yüzeyinin optik görüntüsü.
Şekil 7(a)'da gösterildiği gibi, kılcal damardaki optik yol LOP, olay açısı θ ile belirlenir (LOP = LC/sinθ, burada LC kılcal damarın fiziksel uzunluğudur). DI H2O ile doldurulmuş Teflon AF kılcal damarları için, olay açısı 77,8°'lik kritik açıdan daha büyük olmalıdır, bu nedenle LOP daha fazla iyileştirme yapılmadan 1,02 × LC'den azdır3.6. Oysa, MWC ile ışığın kılcal damar içindeki hapsi kırılma indisinden veya olay açısından bağımsızdır, bu nedenle olay açısı azaldıkça ışık yolu kılcal damarın uzunluğundan çok daha uzun olabilir (LOP » LC). Şekil 7(b)'de gösterildiği gibi, oluklu metal yüzey ışık saçılmasına neden olabilir, bu da optik yolu büyük ölçüde artırabilir.
Bu nedenle, MWC için iki ışık yolu vardır: yansımasız doğrudan ışık (LOP = LC) ve yan duvarlar arasında çoklu yansımaları olan testere dişi ışık (LOP » LC). Beer yasasına göre, iletilen doğrudan ve zikzak ışığın yoğunluğu sırasıyla PS×exp(-α×LC) ve PZ×exp(-α×LOP) olarak ifade edilebilir, burada sabit α, tamamen mürekkep konsantrasyonuna bağlı olan emilim katsayısıdır.
Yüksek konsantrasyonlu mürekkep için (örneğin, ilgili konsantrasyon >1,28 × 10-5), zikzak ışık büyük emilim katsayısı ve çok daha uzun optik yolu nedeniyle oldukça zayıflatılmıştır ve yoğunluğu düz ışıktan çok daha düşüktür. Yüksek konsantrasyonlu mürekkep için (örneğin, ilgili konsantrasyon >1,28 × 10-5), zikzak ışık büyük emilim katsayısı ve çok daha uzun optik yolu nedeniyle oldukça zayıflatılmıştır ve yoğunluğu düz ışıktan çok daha düşüktür. Для чернил с высокой концентрацией (например, относительная концентрация >1,28 × 10-5) зигзагоообразный свет сильно затухает, а его интенсивность намного ниже, чем у прямого света, из-за большого коэффициента поглощения ve гораздо Çok güzel bir seçenek. Yüksek konsantrasyonlu mürekkeplerde (örneğin bağıl konsantrasyon >1,28×10-5), zikzak ışık büyük emilim katsayısı ve çok daha uzun optik emisyon nedeniyle büyük ölçüde zayıflatılır ve yoğunluğu doğrudan ışıktan çok daha düşüktür.izlemek.对于高浓度墨水（例如，相关浓度>1.28×10-5）,Z字形光衰减很大,其强度远低于直光,这是由于吸收系数大,光学时间更长。对于 高浓度 墨水 （例如 ， 浓度 浓度> 1.28 × 10-5） ， z 字形 衰减 很 大 ， 强度 远 低于直光 ， 这 是 吸收 系数 大 光学 时间 更。。。 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长 长Для чернил с высокой концентрацией (например, релевантные концентрации >1,28×10-5) зигзагообразный свет значительно ослабляется, его интенсивность намного ниже, чем у прямого света из-за большого коэффициента поглощения ve более длительного оптического времени. Yüksek konsantrasyonlu mürekkeplerde (örneğin, ilgili konsantrasyonlar >1,28×10-5), zikzak ışık önemli ölçüde zayıflatılır ve yoğunluğu, büyük emilim katsayısı ve daha uzun optik zaman nedeniyle doğrudan ışıktan çok daha düşüktür.küçük yol.Bu nedenle, doğrudan ışık absorbans belirlemesinde baskındı (LOP=LC) ve AEF ~7.0'da sabit tutuldu. Buna karşılık, emilim katsayısı azalan mürekkep konsantrasyonuyla (örneğin, ilgili konsantrasyon <1,28 × 10-5) azaltıldığında, zikzak ışığın yoğunluğu düz ışıktan daha hızlı artar ve daha sonra zikzak ışık daha önemli bir rol oynamaya başlar. Buna karşılık, emilim katsayısı azalan mürekkep konsantrasyonuyla (örneğin, ilgili konsantrasyon <1,28 × 10-5) azaltıldığında, zikzak ışığın yoğunluğu düz ışıktan daha hızlı artar ve daha sonra zikzak ışık daha önemli bir rol oynamaya başlar. Напротив, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, относительная концентрация <1,28 × 10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем у прямого света, затем начинает играть зигзагообразный свет. Aksine, emilim katsayısı azalan mürekkep konsantrasyonuyla (örneğin, bağıl konsantrasyon <1,28×10-5) azaldığında, zikzak ışığın yoğunluğu doğrudan ışığa göre daha hızlı artar ve daha sonra zikzak ışık oynamaya başlar.daha önemli bir rol.相反，当吸收系数随着墨水浓度的降低而降低时（例如，相关浓度<1.28×10-5 ），Z字形光的强度比直光增加得更快，然后Z字形光开始发挥作用一个更重要的角色。相反 ， 当 吸收 系数 随着 墨水 的 降低 而 降低 时 例如 例如 ， 相关 浓度 浓度 <1,28 × 10-5） ， 字形光 的 强度 比 增加 得 更 ， 然后 z 字形光 发挥 作用 一 个 重要 重要 重要更 更 更 更 更 更 更 更 HI的角色。 И наоборот, когда коэффициент поглощения уменьшается с уменьшением концентрации чернил (например, соответствующая концентрация < 1,28×10-5), интенсивность зигзагообразного света увеличивается быстрее, чем прямого ve тогда зигзагообразный свет начинает играть более важную роль. Buna karşılık, emilim katsayısı azalan mürekkep konsantrasyonuyla (örneğin, karşılık gelen konsantrasyon < 1,28×10-5) azaldığında, zikzak ışığın yoğunluğu doğrudan ışıktan daha hızlı artar ve daha sonra zikzak ışık daha önemli bir rol oynamaya başlar.rol karakteri.Bu nedenle, testere dişli optik yol (LOP » LC) nedeniyle AEF, 7.0'dan çok daha fazla artırılabilir. MWC'nin hassas ışık geçirgenlik özellikleri, dalga kılavuzu mod teorisi kullanılarak elde edilebilir.
Hızlı numune değiştirme, optik yolu iyileştirmenin yanı sıra ultra düşük tespit limitlerine de katkıda bulunur. MCC'nin küçük hacmi (0,16 ml) nedeniyle, MCC'deki çözümleri değiştirmek ve değiştirmek için gereken süre 20 saniyeden az olabilir. Şekil 5'te gösterildiği gibi, AMWC'nin (2,5 × 10–4) minimum tespit edilebilir değeri, Acuvette'in (1,0 × 10–3) 4 kat daha düşüktür. Kapilerdeki akan çözeltinin hızlı değiştirilmesi, küvetteki tutulma çözeltisine kıyasla absorbans farkının doğruluğu üzerinde sistem gürültüsünün (örneğin sürüklenme) etkisini azaltır. Örneğin, şekil 3(b)-(d)'de gösterildiği gibi, ΔV, küçük hacimli kapilerdeki hızlı numune değiştirme nedeniyle bir sürüklenme sinyalinden kolayca ayırt edilebilir.
Tablo 2'de gösterildiği gibi, çözücü olarak DI H2O kullanılarak çeşitli konsantrasyonlarda bir dizi glikoz çözeltisi hazırlandı. Boyalı veya boş numuneler, glikoz çözeltisi veya deiyonize suyun, sırasıyla sabit hacim oranı 3:1 olan glikoz oksidaz (GOD) ve peroksidaz (POD) 37'nin kromojenik çözeltileriyle karıştırılmasıyla hazırlandı. Şekil 8'de, glikoz konsantrasyonları 2,0 mM (sol) ile 5,12 nM (sağ) arasında değişen dokuz boyalı numunenin (S2-S10) optik fotoğrafları gösterilmektedir. Kızarıklık, glikoz konsantrasyonunun azalmasıyla azalır.
Örnek 4, 9 ve 10'un MWC tabanlı bir fotometre ile yapılan ölçümlerinin sonuçları sırasıyla Şekil 9(a)-(c)'de gösterilmiştir. Şekil 9(c)'de gösterildiği gibi, ölçülen ΔV daha az kararlı hale gelir ve GOD-POD reaktifinin rengi (glikoz eklenmeden bile) ışıkta yavaşça değiştikçe ölçüm sırasında yavaşça artar. Bu nedenle, ardışık ΔV ölçümleri, 5,12 nM'den düşük bir glikoz konsantrasyonuna sahip örnekler (örnek 10) için tekrarlanamaz, çünkü ΔV yeterince küçük olduğunda, GOD-POD reaktifinin kararsızlığı artık ihmal edilemez. Bu nedenle, glikoz çözeltisi için tespit limiti 5,12 nM'dir, ancak karşılık gelen ΔV değeri (0,52 µV) gürültü değerinden (0,03 µV) çok daha büyüktür ve bu da küçük bir ΔV'nin hala tespit edilebileceğini gösterir. Bu tespit limiti, daha kararlı kromojenik reaktifler kullanılarak daha da iyileştirilebilir.
(a) MWC tabanlı bir fotometre kullanılarak numune 4, (b) numune 9 ve (c) numune 10 için ölçüm sonuçları.
AMWC absorbansı ölçülen Vcolor, Vblank ve Vdark değerleri kullanılarak hesaplanabilir. 105 Vdark kazançlı bir fotodedektör için -0,068 μV'dir. Tüm numuneler için ölçümler ek materyalde ayarlanabilir. Karşılaştırma için glikoz numuneleri de bir spektrofotometre ile ölçüldü ve Acuvette'in ölçülen absorbansı Şekil 10'da gösterildiği gibi 0,64 µM'lik bir tespit sınırına ulaştı (numune 7).
Absorbans ve konsantrasyon arasındaki ilişki Şekil 11'de sunulmuştur. MWC tabanlı fotometre ile küvet tabanlı spektrofotometreye kıyasla tespit limitinde 125 kat iyileşme elde edilmiştir. Bu iyileşme, GOD-POD reaktifinin zayıf kararlılığı nedeniyle kırmızı mürekkep deneyinden daha düşüktür. Düşük konsantrasyonlarda absorbansın doğrusal olmayan bir şekilde arttığı da gözlemlenmiştir.
MWC tabanlı fotometre, sıvı örneklerin ultra hassas tespiti için geliştirilmiştir. Optik yol büyük ölçüde artırılabilir ve MWC'nin fiziksel uzunluğundan çok daha uzun olabilir çünkü oluklu pürüzsüz metal yan duvarlar tarafından saçılan ışık, geliş açısından bağımsız olarak kılcal damar içinde tutulabilir. Yeni doğrusal olmayan optik amplifikasyon ve hızlı örnek değiştirme ve glikoz tespiti sayesinde geleneksel GOD-POD reaktifleri kullanılarak 5,12 nM kadar düşük konsantrasyonlara ulaşılabilir. Bu kompakt ve ucuz fotometre, yaşam bilimlerinde ve çevresel izlemede iz analizi için yaygın olarak kullanılacaktır.
Şekil 1'de görüldüğü gibi, MWC tabanlı fotometre 7 cm uzunluğunda bir MWC'den (iç çap 1,7 mm, dış çap 3,18 mm, EP sınıfı elektro-cilalı iç yüzey, SUS316L paslanmaz çelik kılcal), 505 nm dalga boylu bir LED'den (Thorlabs M505F1) ve lenslerden (ışın yayılımı yaklaşık 6,6 derece), değişken kazançlı fotodedektörden (Thorlabs PDB450C) ve optik iletişim ve sıvı girişi/çıkışı için iki T konnektörden oluşur. T konnektör, MWC ve Peek tüplerinin (0,72 mm iç çap, 1,6 mm dış çap, Vici Valco Corp.) sıkıca yerleştirildiği ve yapıştırıldığı bir PMMA tüpüne şeffaf bir kuvars plakanın bağlanmasıyla yapılır. Pike giriş tüpüne bağlı üç yollu bir vana, gelen numuneyi değiştirmek için kullanılır. Fotodedektör alınan optik güç P'yi yükseltilmiş bir voltaj sinyali N×V'ye dönüştürebilir (burada 1550 nm'de V/P = 1,0 V/W, kazanç N 103-107 aralığında manuel olarak ayarlanabilir). Kısalık açısından, çıkış sinyali olarak N×V yerine V kullanılır.
Karşılaştırma amacıyla, sıvı numunelerin absorbansını ölçmek için 1,0 cm küvet hücreli ticari bir spektrofotometre (R928 Yüksek Verimli Fotoçoğaltıcılı Agilent Technologies Cary 300 serisi) de kullanıldı.
MWC kesitinin iç yüzeyi, sırasıyla 0,1 nm ve 0,11 µm dikey ve yanal çözünürlüğe sahip bir optik yüzey profilleyici (ZYGO New View 5022) kullanılarak incelendi.
Tüm kimyasallar (analitik sınıf, daha fazla saflaştırma yok) Sichuan Chuangke Biotechnology Co., Ltd. şirketinden satın alındı. Glikoz test kitleri glikoz oksidaz (GOD), peroksidaz (POD), 4-aminoantipirin ve fenol vb. içerir. Kromojenik çözelti, her zamanki GOD-POD 37 yöntemi ile hazırlandı.
Tablo 2'de gösterildiği gibi, çeşitli konsantrasyonlarda bir dizi glikoz çözeltisi, bir seri seyreltme yöntemi kullanılarak seyreltici olarak DI H2O kullanılarak hazırlandı (ayrıntılar için Ek Malzemeler'e bakın). Boyalı veya boş numuneleri, glikoz çözeltisini veya deiyonize suyu kromojenik çözeltiyle sabit hacim oranı olan 3:1 oranında karıştırarak hazırlayın. Tüm numuneler, ölçümden önce 10 dakika boyunca ışıktan korunarak 37°C'de saklandı. GOD-POD yönteminde, boyanmış numuneler 505 nm'de maksimum emilim ile kırmızıya döner ve emilim glikoz konsantrasyonuyla neredeyse orantılıdır.
Tablo 1'de görüldüğü gibi, bir dizi kırmızı mürekkep çözeltisi (Ostrich Ink Co., Ltd., Tianjin, Çin) çözücü olarak DI H2O kullanılarak seri seyreltme yöntemi ile hazırlandı.
Bu makaleye atıfta bulunma şekli: Bai, M. ve ark. Metal dalga kılavuzu kılcallarına dayalı kompakt fotometre: nanomolar glikoz konsantrasyonlarının belirlenmesi için. bilim. 5, 10476. doi: 10.1038/srep10476 (2015).
Dress, P. ve Franke, H. Sıvı çekirdekli bir dalga kılavuzu kullanarak sıvı analizinin ve pH değeri kontrolünün doğruluğunun artırılması. Dress, P. ve Franke, H. Sıvı çekirdekli bir dalga kılavuzu kullanarak sıvı analizinin ve pH değeri kontrolünün doğruluğunun artırılması.Dress, P. ve Franke, H. Sıvı çekirdek dalga kılavuzu ile sıvı analizinin ve pH kontrolünün doğruluğunun artırılması. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pH 值控制的准确性. Dress, P. & Franke, H. 使用液芯波导提高液体分析和pHDress, P. ve Franke, H. Sıvı çekirdek dalga kılavuzlarını kullanarak sıvı analizinin ve pH kontrolünün doğruluğunun artırılması.Bilime geçin. metre. 68, 2167–2171 (1997).
Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ve Hansell, DA Uzun yollu sıvı dalga kılavuzu kılcal hücre ile deniz suyundaki eser amonyumun sürekli kolorimetrik tayini. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ve Hansell, DA Uzun yollu sıvı dalga kılavuzu kılcal hücre ile deniz suyunda eser amonyumun sürekli kolorimetrik tayini.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ve Hansel, DA Sıvı dalga kılavuzuna sahip bir kılcal hücre kullanılarak deniz suyundaki eser miktardaki amonyumun sürekli kolorimetrik tayini. Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA Li, QP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ & Hansell, DA.Lee, KP, Zhang, J.-Z., Millero, FJ ve Hansel, DA Uzun menzilli sıvı dalga kılavuzu kılcal boruları kullanılarak deniz suyundaki eser miktardaki amonyumun sürekli kolorimetrik tayini.Mart Ayında Kimya. 96, 73–85 (2005).
Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ve Rangel, AOSS Spektroskopik tespit yöntemlerinin duyarlılığını artırmak için akış tabanlı analiz tekniklerinde sıvı dalga kılavuzu kılcal hücresinin son uygulamalarına ilişkin inceleme. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ve Rangel, AOSS Spektroskopik tespit yöntemlerinin duyarlılığını artırmak için akış tabanlı analiz tekniklerinde sıvı dalga kılavuzu kılcal hücresinin son uygulamalarına ilişkin inceleme.Pascoa, RNMJ, Toth, IV ve Rangel, AOSS Spektroskopik tespit yöntemlerinin hassasiyetini artırmak için akış analiz tekniklerinde sıvı dalga kılavuzu kılcal hücresinin son uygulamalarına ilişkin bir inceleme. Páscoa, RNMJ, Tóth, IV ve Rangel, AOSS回顾液体波导毛细管单元在基于流动的分析技术中的最新应用, 以提高光谱检测方法的灵敏度。 Páscoa, rnmj, tóth, IV & rangel, aoss 回顾 液体 毛细管 单元 在 基于 的 分析 技术 中 的 最新 ， 以 提高检测 方法 的。。。 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度 灵敏度Pascoa, RNMJ, Toth, IV ve Rangel, AOSS Spektroskopik tespit yöntemlerinin duyarlılığını artırmak için akış tabanlı analitik yöntemlerde sıvı dalga kılavuzu kılcal hücrelerinin son uygulamalarına ilişkin bir inceleme.anüs. Chim. Act 739, 1-13 (2012).
Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ve Shen, J. İçi boş dalga kılavuzları için kılcallardaki Ag, AgI filmlerinin kalınlığının araştırılması. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ve Shen, J. İçi boş dalga kılavuzları için kılcallardaki Ag, AgI filmlerinin kalınlığının araştırılması.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ve Shen J. İçi boş dalga kılavuzları için kılcal borulardaki Ag, AgI filmlerinin kalınlığının araştırılması. Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. & Shen, J. 中空波导毛细管中Ag、AgI 薄膜厚度的研究。 Wen, T., Gao, J., Zhang, J., Bian, B. ve Shen, J. Hava kanallarındaki Ag ve AgI ince filminin kalınlığı üzerine araştırmalar.Wen T., Gao J., Zhang J., Bian B. ve Shen J. İçi boş dalga kılavuzu kılcal damarlarında ince film kalınlığı Ag, AgI'nin araştırılması.Kızılötesi fizik. teknoloji 42, 501–508 (2001).
Gimbert, LJ, Haygarth, PM ve Worsfold, PJ Uzun yol uzunluklu sıvı dalga kılavuzu kılcal hücre ve katı hal spektrofotometrik algılama ile akış enjeksiyonu kullanılarak doğal sulardaki fosfatın nanomolar konsantrasyonlarının belirlenmesi. Gimbert, LJ, Haygarth, PM ve Worsfold, PJ Uzun yol uzunluklu sıvı dalga kılavuzu kılcal hücre ve katı hal spektrofotometrik algılama ile akış enjeksiyonu kullanılarak doğal sulardaki fosfatın nanomolar konsantrasyonlarının belirlenmesi.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ve Worsfold, PJ Sıvı dalga kılavuzu kılcal hücre ve katı hal spektrofotometrik algılama ile akış enjeksiyonu kullanılarak doğal sulardaki nanomolar fosfat konsantrasyonlarının belirlenmesi. Gimbert, LJ, Haygarth, Başbakan ve Worsfold, PJ使用流动注射和长光程液体波导毛细管和固态分光光度检测法测定天然水中纳摩尔浓度的磷酸盐。 Gimbert, LJ, Haygarth, PM & Worsfold, PJ Sıvı şırınga ve uzun menzilli sıvı dalga kılavuzu kılcal tüp kullanılarak doğal suda fosfat konsantrasyonunun belirlenmesi.Gimbert, LJ, Haygarth, PM ve Worsfold, PJ Uzun optik yol ve katı hal spektrofotometrik algılama ile enjeksiyon akışı ve kılcal dalga kılavuzu kullanılarak doğal suda nanomolar fosfatın belirlenmesi.Taranta 71, 1624–1628 (2007).
Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ve Liu, S. Sıvı dalga kılavuzu kılcal hücrelerinin doğrusallığı ve etkin optik yol uzunluğu. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ve Liu, S. Sıvı dalga kılavuzu kılcal hücrelerinin doğrusallığı ve etkin optik yol uzunluğu.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ve Liu S. Kılcal hücrelerdeki sıvı dalga kılavuzlarında doğrusallık ve etkili optik yol uzunluğu. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. & Liu, S. Belz, M., Dress, P., Sukhitskiy, A. ve Liu, S. Sıvı suyun doğrusallığı ve etkin uzunluğu.Belz M., Dress P., Suhitsky A. ve Liu S. Kılcal hücreli sıvı dalgasında doğrusal ve etkili optik yol uzunluğu.SPIE 3856, 271–281 (1999).
Dallas, T. & Dasgupta, PK Tüneldeki ışık: Sıvı çekirdekli dalga kılavuzlarının son analitik uygulamaları. Dallas, T. & Dasgupta, PK Tüneldeki ışık: Sıvı çekirdekli dalga kılavuzlarının son analitik uygulamaları.Dallas, T. ve Dasgupta, PK Tüneldeki ışık: Sıvı çekirdekli dalga kılavuzlarının son analitik uygulamaları. Dallas, T. & Dasgupta, PK Tünelin sonundaki ışık: Dallas, T. & Dasgupta, PK Tünelin sonundaki ışık:Dallas, T. ve Dasgupta, PK Tüneldeki ışık: Sıvı çekirdekli dalga kılavuzlarının en son analitik uygulaması.TrAC, trend analizi. Kimyasal. 23, 385–392 (2004).
Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ve McKelvie, ID Akış analizi için çok yönlü toplam iç yansıma fotometrik algılama hücresi. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ve McKelvie, ID Akış analizi için çok yönlü toplam iç yansıma fotometrik algılama hücresi.Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ve McKelvey, ID Akış analizi için evrensel fotometrik toplam iç yansıma hücresi. Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR & McKelvie, ID 用于流量分多功能全内反射光度检测池。 Ellis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ve McKelvie, IDEllis, PS, Gentle, BS, Grace, MR ve McKelvey, ID Akış analizi için evrensel TIR fotometrik hücresi.Taranta 79, 830–835 (2009).
Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ve McKelvie, ID Haliç sularının akış enjeksiyon analizinde kullanılmak üzere çoklu yansımalı fotometrik akış hücresi. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ve McKelvie, ID Haliç sularının akış enjeksiyon analizinde kullanılmak üzere çoklu yansımalı fotometrik akış hücresi.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ve McKelvey, ID Haliç sularının akış analizinde kullanılmak üzere çoklu yansımalı fotometrik akış hücresi. Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ & McKelvie, ID Ellis, PS, Lyddy-Meaney, AJ, Worsfold, PJ ve McKelvie, ID.Ellis, PS, Liddy-Minnie, AJ, Worsfold, PJ ve McKelvey, ID Haliç sularında akış enjeksiyon analizi için çoklu yansımalı fotometrik akış hücresi.anüs Chim. Acta 499, 81-89 (2003).
Pan, J.-Z., Yao, B. ve Fang, Q. Nanolitre ölçekli numuneler için sıvı çekirdekli dalga kılavuzu emilim tespitine dayalı elde taşınabilir fotometre. Pan, J.-Z., Yao, B. ve Fang, Q. Nanolitre ölçekli numuneler için sıvı çekirdekli dalga kılavuzu emilim tespitine dayalı elde taşınabilir fotometre.Pan, J.-Z., Yao, B. ve Fang, K. Nanolitre ölçekli numuneler için sıvı çekirdek dalga boyu emilim tespitine dayalı elde taşınabilir bir fotometre. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q.基于液芯波导吸收检测的纳升级样品手持光度计. Pan, J.-Z., Yao, B. & Fang, Q. 液芯波波水水水油法的纳法手手手持光度计'ya dayanmaktadır.Pan, J.-Z., Yao, B. ve Fang, K. Sıvı çekirdek dalgasındaki emilimin tespitine dayanan nanoölçekli bir numuneye sahip el tipi bir fotometre.anüs Kimyasal. 82, 3394–3398 (2010).
Zhang, J.-Z. Spektrofotometrik tespit için uzun optik yollu bir kılcal akış hücresi kullanarak enjeksiyon akış analizinin hassasiyetini artırın. anüs. bilim. 22, 57–60 (2006).
D'Sa, EJ & Steward, RG Absorbans spektroskopisinde sıvı kılcal dalga kılavuzu uygulaması (Byrne ve Kaltenbacher'in yorumuna yanıt). D'Sa, EJ & Steward, RG Absorbans spektroskopisinde sıvı kılcal dalga kılavuzu uygulaması (Byrne ve Kaltenbacher'in yorumuna yanıt).D'Sa, EJ ve Steward, RG Sıvı kılcal dalga kılavuzlarının absorpsiyon spektroskopisindeki uygulamaları (Byrne ve Kaltenbacher'in yorumlarına yanıt). D'Sa, EJ & Steward, RG, Byrne ve Kaltenbacher'in birlikte çalıştığı bir şirket. D'Sa, EJ & Steward, RG Sıvı absorpsiyon spektrumunun uygulanması (Byrne ve Kaltenbacher的评论).D'Sa, EJ ve Steward, RG Absorpsiyon spektroskopisi için sıvı kılcal dalga kılavuzları (Byrne ve Kaltenbacher'in yorumlarına yanıt olarak).limonol. Oşinograf. 46, 742–745 (2001).
Khijwania, SK & Gupta, BD Fiber optik geçici alan emilim sensörü: Fiber parametrelerinin ve prob geometrisinin etkisi. Khijwania, SK & Gupta, BD Fiber optik geçici alan emilim sensörü: Fiber parametrelerinin ve prob geometrisinin etkisi.Hijvania, SK ve Gupta, BD Fiber Optik Geçici Alan Emilim Sensörü: Fiber Parametrelerinin ve Prob Geometrisinin Etkisi. Khijwania, SK & Gupta, BD Khijwania, SK ve Gupta, BDHijvania, SK ve Gupta, BD Evanescent alan emilimli fiber optik sensörler: fiber parametrelerinin ve prob geometrisinin etkisi.Optik ve Kuantum Elektroniği 31, 625–636 (1999).
Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ve Woodruff, SD İçi boş, metal kaplı, dalga kılavuzu Raman sensörlerinin açısal çıkışı. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ve Woodruff, SD İçi boş, metal kaplı, dalga kılavuzu Raman sensörlerinin açısal çıkışı.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. ve Woodruff, SD Metal kaplamalı içi boş dalga kılavuzu Raman sensörlerinin açısal çıkışı. Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. & Woodruff, SD Biedrzycki, S., Buric, MP, Falk, J. ve Woodruff, SD.Bedjitsky, S., Burich, MP, Falk, J. ve Woodruff, SD Çıplak metal dalga kılavuzuna sahip bir Raman sensörünün açısal çıkışı.51'i seçme başvurusu, 2023-2025 (2012).
Harrington, JA IR iletimi için içi boş dalga kılavuzlarına genel bir bakış. fiber entegrasyonu. seçim yapmak. 19, 211–227 (2000).